二、汽车电控装置故障检修常用仪表仪器及使用

1.汽车故障诊断仪（又称解码器）及使用

（1）解码器的基本功能

解码器的基本功能主要有下列几种：

1）可直接读取故障码，不需通过发动机故障警告灯闪烁读取。

2）可直接清除故障码，使发动机故障警告灯熄灭。

3）能与汽车ECU直接进行交流，显示电控发动机数据流，使电控系统工作状况一目了然，为诊断故障提供依据。

4）能在静态或动态下，向电控系统各执行器发出检修作业需要的动作指令，以便检查执行器的工作状况。

5）行车时可监测并记录数据流。

6）有的具有示波器功能、万用表功能或打印功能。

7）有的能显示系统控制电路图和维修指导，供诊断时参考。

8）可与PC机相连，进行资料的更新与升级。

9）功能强大的专用解码器，还能对车上ECU进行某些数据的重新输入和更改。

（2）汽车故障诊断仪

汽车故障诊断仪又称汽车专用解码器，有原汽车厂家的专用型与通用型两大类。

1）汽车原厂专用型解码器。汽车原厂专用型解码器是由汽车制造集团公司（厂）针对本厂生产的汽车系列而设计的仪器，只适用于单一车型，但其测试功能很强，特别适合于集汽车销售服务站、配件销售和维护三位一体的汽车维修服务站选用。汽车专用故障诊断仪一览表见表1-4。

表1-4 汽车专用故障诊断仪一览表

2）通用型解码器。通用型解码器主要有进口解码器和国产解码器两大类。

通用型解码器是检测设备厂家为适应检测诊断多种车型而设计制造的解码器。它存储有几十种甚至几百种不同厂家、不同车型汽车电控系统的检测程序、检测数据和故障码等资料，并配备有各种车型的检测接头，可以检测诊断多种车型，适合于综合型维修企业使用。汽车通用型解码器型号及生产厂家见表1-5。

表1-5 汽车通用型解码器型号及生产厂家

知识链接：便携式发动机ECU测试仪

目前，国内许多汽车维修企业购置了进口的便携式发动机ECU测试仪，如美国的OTC Monitor和Scanner、德国的FSA560、瑞典的Multitest Plus多功能测试仪等。其中，较具代表性的OTC监测器特点显著，其液晶显示器以菜单形式显示测试信息。测试时，用操作控制按键选择所要测试的项目即可。与诊断插座相连的诊断数据传输线缆配有多个接口，适用于插接各种车型的诊断插座。监测器尾部有PROM插座，测试不同车系时，插接相应的PROM卡，PROM适用于克莱斯勒（CHRYSLER）、福特（FORD）和通用（GM）车系及亚洲车系等。PROM卡每两年升级一次，升级的PROM卡即可测试近两年的新款车型。只要购买主机后，以后按期将PROM卡升级，该监测器就能适用于不同年代、不同厂家生产的各种车型，其应用范围较广。

（3）解码器的一般操作步骤

1）选择测试卡和合适的连接电缆插接器。

2）连接故障诊断仪。

3）选择测试地址和功能。

4）进行测试。

（4）与OBD解码器相配套的随车OBD-Ⅱ自诊断系统的特点

OBD-Ⅱ含义为第二代随车电脑诊断系统，以便于各汽车制造厂家依照OBD-Ⅱ的标准，提供统一的诊断模式和统一的诊断插座，只要通过一台与OBD-Ⅱ相配套的解码器，就可以对各种车辆进行诊断检测。随车OBD-Ⅱ自诊断系统的主要特点如下：

图1-1 OBD-Ⅱ自诊断系统统一的16针诊断插座示意图

1）诊断插座统一。OBD-Ⅱ自诊断系统采用统一的16针诊断插座，并统一安装在驾驶室仪表板下方。诊断的结构如图1-1所示。采用OBD-Ⅱ的主要车系诊断座引脚代号及内容

见表1-6所示。表1-7为SAE定义故障范围代码。

表1-6 采用OBD-Ⅱ的主要车系诊断座引脚代号及内容

表1-7 SAE定义的故障范围

2）具有数据分析资料传输功能。OBD-Ⅱ自诊断系统具有数据分析资料传输功能DLC（即DATA LINK CONNECTOR的缩写）。OBD-Ⅱ资料传输线有两个标准：

ISO-Ⅱ标准：也就是欧洲统一标准，利用7、15引脚。

SAE标准：也就是美国统一标准（SAE-J1850），利用2、10引脚。

3）故障码及故障码意义统一。采用OBD-Ⅱ自诊断系统的各种车辆，其故障码及故障码意义统一。该类系统故障码由5个字组成，例如在P1352中，“P”代表测试系统；“1”为汽车制造厂码：该位如为0，则代表SAE定义的故障码，如为1、2、3数字中的某一个则代表汽车制造厂；“3”代表SAE定义故障码；“52”代表原厂故障码。

4）其他方面。具有行车记录功能，能够记录下车辆行驶过程中的有关数据资料。

具有重新显示记忆故障功能，且具有可以由仪器直接清除故障码的功能。

2.汽车示波器及使用

汽车示波器是用来检测汽车电子电路故障的专用示波器。在汽车维修工作中，对检测点火系统、尾气排放分析和零件质量等大有用处。

（1）组成与功能

1）示波器一般由传感器（包括夹持器、测试探头和测针等）、中间处理环节和显示器等组成。

示波器是一种多用途的汽车检测设备，可用来显示控制系统中输入、输出信号的电压波形，例如点火系统波形、电子元器件波形、柴油机供油压力波形和喷油器的针阀升程波形、发动机异响波形等。在现代汽车上用的传感器可分为温度、速度、压力、氧含量、振动及位置传感器，它们产生各种各样的电压或电流信号，用示波器能将这些信号的变化以波形的方式反映出来。当所感知的物理量发生正常或非正常变化时，都能通过波形的变动反映出来，通过与正常波形的比较，就能判断出故障的部位，判断电控系统故障。示波器比一般电子设备的显示速度快，是唯一能显示瞬时波形的检测仪器，是电控系统故障诊断中的重要设备。

小贴士：目前国内常见主要汽车专用示波器的机型有MT2400、MT3000、MT3500、FLUKE98、THM570U、APC2000、OTC3820、W18/K81金德汽车示波器等。W18和K81不同之处在于W18只有单纯示波器功能，而K81既有示波器的功能又具备检测仪的功能。

2）示波器功能。示波器的基本功能是显示电压随时间的变化，故它能观察汽车控制系统中几乎所有的电子信号，如直流信号、交流信号、频率调制信号、脉宽调制信号、串行数据信号等，不论哪种汽车电子信号都可以用这5种测量尺度来加以判断。除用于观察状态变化外，还可以检测电压、频率和脉冲宽度等项目。

现代汽车专用示波器的主要功能有电源电压波形测试、点火电压波形测试、各种传感器波形测试、电控系统各种执行器电压波形测试和其他功能。

其他功能主要是示波器可对测试波形存储回放功能，具有万用表功能，可检测电压、电阻、闭合角、转速的功能，以及具有诊断数据库和解码器功能，使得故障诊断更加快捷、准确和方便。

图1-2 频率

此外，各种发动机综合性能测试仪以及某些解码器也具有示波器功能。

①幅值：电子信号在一定点上的即时电压。

②频率：它表示信号每秒的周期数，如图1-2所示，例如：信号周期=20ms=0.02s，频率=1/0.02=50Hz。

3）波形界面

①单通道波形：单通道波形如图1-3、图1-4所示。

图1-3 单通道波形（一）

图1-4 单通道波形（二）

②双通道波形：双通道波形如图1-5所示。

③脉冲宽度与占空比：电子信号所占的时间或占空比。

脉冲宽度如图1-6所示，它表示信号负电压部分的宽度。

占空比如图1-7所示，它表示信号的脉冲宽度与信号周期的比值，以百分比表示。例如：占空比=15ms/20ms×100%=75%，脉冲宽度=15ms。

图1-5 双通道波形

图1-6 脉冲宽度

图1-7 占空比

④形状：电子信号的外形特征，如它的曲线、轮廓和上升沿、下降沿等。

⑤阵列：组成专门信息信号的重复方式，例如1缸传送给发动机控制电脑的上止点同步脉冲信号等。

4）示波器的妙用

①对于发动机无法起动的故障，采用示波器检测一下点火波形和喷油驱动波形，就可以摸准故障的大方向，看出点火时刻是否错乱。

②使用示波器测量点火波形，可以检查点火能量是否充足。怠速时，如果击穿电压低于8000V，说明点火能量不足。导致击穿电压过低的原因可能是高压电路的电阻值低，需要检查高压线是否短路、火花塞电极间隙是否过小、电极是否被污染、火花塞绝缘瓷柱是否破裂等。

③对于数据总线系统的故障，可以采用多通道示波器检查两条线上的波形，是否为0～5V的方波。CAN高位数据线（CAN-high）波形和低位数据线（CAN-low）波形的电位应当是相反的，即当一条为高电位（5V）时，另一条为低电位（0V），两条线电压之和等于5V。如果某一条线的电位始终为0V，说明该线断路或者搭铁短路；如果某一条线的电位始终为12V，则说明该线与正极短路。

④对于ABS指示灯亮起的故障，可以采用示波器检测轮速传感器输出信号的波形。正常情况下是连续而均匀的方波，若存在明显的方波缺失，则说明信号发生盘部分磁体可能被消磁。

（2）VANTAGE MT2400汽车专用示波器的使用

美国Snap-On公司生产的MT2400示波器具有示波器、数字万用表和诊断数据库三项功能。它将双通道汽车专用示波器、双通道汽车专用电表以及油压测试、点火测试、欧美亚车系传感器和执行器测试、维修诊断提示、原厂维修技术通报等具有重要价值的数据库三者有机地结合为一体，是一个功能强大的电控系统测试设备（故也称“红盒子2#三合一型”汽车专用示波器）。

1）仪器简介。MT2400型示波器是一种波形显示、数字万用表和诊断数据库三合一的综合检测分析仪。

①外观：有一个液晶显示屏、4个按钮和一个滚轮。4个按钮分别是显示屏幕背景的“LCD”背光按钮、电源开关按钮、用于“确定”的“YES”按钮和用于“否定”的“NO”按钮。

图1-8 MT2400型汽车专用示波器屏幕及按钮

②调节及选项：如图1-8所示。

调整显示屏幕亮度：先按下“LCD”背光按钮，再缓慢调节滚轮，直至亮度满意为止。

选项：在分项子菜单状态下，旋动滚轮，可移动屏幕上的光标到所需选项位置上。

按键功能：

●按下电源开关，可打开MT2400仪器；关闭时，长按电源开关直到仪器关闭为止。

●也可在常规设置中设置为“当一段时间未操作时，仪器自动关闭”。

●“Y”键用来激活菜单和确定选项。

●“N”键用来放弃选择或退出选项。

根据通道的选择，该示波器可检测出下列项目内容：直流电流、直流电压、交流电压、电阻、频率、脉宽、压力、真空度、转速、次级电压、循环频率等项目，还可测试其连续性及二极管的压降。

③仪器接口：有5个测试通道接口和一个串行打印机接口。其中，两个测试通道CH3、CH4可通过一个9脚的mini—DIN插接器与压力表和KV级模块系统连接，如图1-9所示。

④诊断数据库资料：可提供传感器、执行元件、控制信号的测试以及制造商的各系统信息。如一般元件的工作原理、技术参数（常见故障及快速检查）、接头位置和线束说明进行对比、正常波形显示以及扩展数据库，以做波形对比等。

图1-9 MT2400型汽车专用示波器测试接口说明

⑤其他：该仪器有熔丝以保护内部电路，在机壳侧面有熔丝、电池、记忆卡及更换说明。

2）使用方法

①元件测试设置：打开MT2400示波器时，屏幕上会显示出版权及主菜单，如图1-10所示，供浏览选择。

图1-10 屏幕显示的主菜单

②车系选择：通过滚轮从主菜单中选择“元件测试性能特征及优越性”项，按“确定”键后仪器将会列出待选车系克莱斯勒、福特、通用、吉普、奥迪、宝马、本田、现代、马自达等。旋动滚轮选择待测车系，然后按下“确定”键进入所选车系。

③车型选择：旋动滚轮选择待测车辆的具体车型，按“确定”键，进入所选车型。若要改变车系，可按“N”返回车系选择显示。

④燃油喷射系统选择：按“确定”键，进入生产年款选择、发动机形式选择。选好后按“确定”键返回主菜单。

⑤元件测试性能选项选择：按“确定”键，进入元件选项，包括凸轮轴位置传感器、冷却液温度传感器、活性炭罐电磁阀、燃油压力、进气温度传感器、点火控制模式、喷油器、爆燃传感器、空气流量传感器、氧传感器、转速传感器、节气门阀控制模式、故障诊断电路、旧术语、缩写应用等。按“确定”键即可选定测试项目。

⑥选择凸轮轴位置传感器：按“确定”键进入凸轮轴位置传感器项目，可显示原理位置、电路连接等。依次选择这些项目，仪器将提示传感器的原理、位置、电路连接及进行测试。当选择测试项后，仪器会自动进入万用表功能，显示数据测试。旋转滚轮，并按下“Y”键，便可选定所需选单。若按下“N”键，可实现万用表功能和测试帮助信息之间的切换。若欲退出测试功能并返回元件测试性能选择菜单，首先应旋动滚轮，使屏幕正文进入测试帮助处，再按下“N”键即可。

⑦其他项目测试：其他传感器的测试与所示步骤类似，详细情况可参考仪器说明书。

⑧万用表功能：在主菜单中选择进入“万用表常规设置”后，本示波器即可作为独立的万用表使用。在万用表使用模式下，有全屏幕显示和半屏幕显示两种显示方式。全屏幕显示有4种主要检测模式，即图形显示、数字显示、单独显示和双重显示。在半屏幕显示时，可用做兼有元件测试功能的万用表使用，此时有5种测试模式，即图形显示、数字显示、单独显示、双重显示和全屏显示。

⑨万用表状态图形模式：在万用表状态下的图形模式中，可显示测试波形（与示波器的示波功能类似）。显示时，X轴为时间坐标轴，Y轴为测试上限。上、下限可通过将光标移动到屏幕的适当位置，然后转动转轮选择其大小值的方式来改变。

⑩双重显示：双重显示方式能显示两个波形，可同时进行两组读数、两组波形或一组读数与一组波形的比较。

⑪操作设定：在主菜单上可进行操作设定，以便根据需要改变仪器的功能。操作设定包括断电定时设定、背光定时设定、对比度调节、英-米制切换、转换夹选择、最大值及最小值声响报警、打印机及波特率设定等。

3）安全操作注意事项

①更换电池、熔丝和数据资料卡之前，一定要先关掉仪器电源，并拔掉所有测试表笔以及连接线。

②操作仪器时，应确保仪器两端的黑色橡胶保护套安装完好。

③在测试电流和电压时，不可超过仪器规定的最大测试值。

④仪器的任何测试输入端和搭铁端均不可加载250V以上的交流、直流信号。

⑤不能用仪器的直流测试端测试交流信号，测试直流信号的电压不可高于32V。

⑥更换熔丝的规格必须是10A、32V，否则将损坏仪器或影响使用。

⑦当测试60V以上的直流信号或24V以上的交流信号时，要特别注意掌握测试时间不可过长，否则可能损坏仪器。

⑧不可在含有可燃性或爆炸性气体的环境中使用本仪器。

⑨测量电压值时，必须保证电流测试孔不得插任何测试笔。

⑩在转换测试功能前，一定要先将表笔从当前测试电路中断开。断开的顺序为先拆除红色或蓝色表笔，再拆除黑色表笔。

⑪在量取电阻值时，一定要将待测元件从电路中断开。

⑫在起动发动机进行测试前，要将变速杆置于空档位（手动变速器）或“P”位（自动变速器），拉紧驻车制动器操纵杆，并在驱动轮下支好垫木。

【专家指南】

①在使用示波器时，可能需要接触到系统的其他部分，为避免潜在的危险，应特别注意静电放电（ESD）可能损坏示波器及其附件。为了防止静电放电，在安装或拆卸敏感元件时，应戴上防静电的搭铁腕带以释放自身的静电压。

②在安装或拆卸敏感元件时，勿在工作区内使用可能产生或带有静电荷的任何装置。在台面或底座表面易于产生静电荷的区域内，避免操作敏感元件。同时也不要在任何表面上滑动敏感元件，更不要触摸插接器的外露插针，以尽可能减少对敏感元件的操作面积。敏感元件应装入防静电的袋子或容器中才可进行储运。

3.发动机尾气分析仪及使用

尾气分析仪是利用各种气体吸收红外线的比率不相同这一特性而设计的。现以BANTAM型汽车尾气分析仪为例，说明其工作原理。该分析仪采用最新固体红外光学平台，利用不分光红外法测量HC、CO、CO2，利用电化学法测量O2、NOx，可以连续检测汽车尾气中多种成分的含量。

如果汽车发生与混合气浓度有关的故障，应当使用尾气分析仪检测发动机的尾气成分。

尾气分析仪对于判断发动机的燃油控制、燃烧是否完全、有无“缺缸”等有很强的指导意义。

如果气缸内燃烧完全，尾气在通过三元催化转化器之前，CO2的含量（体积分数）为13.2%～14.2%，而通过三元催化转化器之后，CO2的含量可能达到15%。

【专家指南】 分析尾气检测结果的要领如下：

1）如果测得的尾气中各成分含量CO低、HC高、NO低、O2高、CO2低、λ大于1，说明混合气过稀，应当检查空气流量传感器是否失常（表1-8）。

2）若1个缸偶尔缺火，尾气中HC含量在500×10-6左右；若燃烧完全中断，HC的含量在2000×10-6～3000×10-6。

3）如果发现λ值长期处在大于1或小于1的状态，就要考虑氧传感器是否已经老化。

表1-8 尾气排放状况及其故障原因分析

4）可以在测量尾气的过程中逐缸断油，以判断到底是哪一个气缸缺火。